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池塘循环流水养殖模式中浮植物群落结构的空间变化研究

张晓蕾 王强 张国奇 周陆 李廷发 张玉 赵思雅

张晓蕾, 王强, 张国奇, 周陆, 李廷发, 张玉, 赵思雅. 池塘循环流水养殖模式中浮植物群落结构的空间变化研究[J]. 南方水产科学. doi: 10.12131/20210004
引用本文: 张晓蕾, 王强, 张国奇, 周陆, 李廷发, 张玉, 赵思雅. 池塘循环流水养殖模式中浮植物群落结构的空间变化研究[J]. 南方水产科学. doi: 10.12131/20210004
Xiaolei ZHANG, Qiang WANG, Guoqi ZHANG, Lu ZHOU, Tingfa LI, Yu ZHANG, Siya ZHAO. Spatial variation of phytoplankton community structure of in-pond raceway system[J]. South China Fisheries Science. doi: 10.12131/20210004
Citation: Xiaolei ZHANG, Qiang WANG, Guoqi ZHANG, Lu ZHOU, Tingfa LI, Yu ZHANG, Siya ZHAO. Spatial variation of phytoplankton community structure of in-pond raceway system[J]. South China Fisheries Science. doi: 10.12131/20210004

池塘循环流水养殖模式中浮植物群落结构的空间变化研究

doi: 10.12131/20210004
基金项目: 上海市科技兴农重点攻关项目〔沪农科创字 (2018) 第2-11号〕
详细信息
    作者简介:

    张晓蕾 (1996—),女,硕士研究生,研究方向为水生生态修复。E-mail: zxl_zxl_zxl@163.com

    通讯作者:

    王 强 (1980—),男,博士,高级工程师,从事水生生态修复研究。E-mail: 744808575@qq.com

  • 中图分类号: Q 178.1

Spatial variation of phytoplankton community structure of in-pond raceway system

  • 摘要: 基于集约化生产的池塘循环流水养殖系统 (In-pond raceway system, IPRS) 是一种新兴的养殖模式,为进一步了解该系统水体循环过程中的生态结构动态,揭示系统内净水区水质的变化特点,文章研究了养殖草鱼 (Ctenopharyngodon idella) 的池塘循环流水系统中生长季浮游植物群落结构的空间变化特征,并通过冗余分析研究了浮游植物群落结构变化与环境因子的关系。该系统在生长季共鉴定出浮游植物7门99种,主要由蓝藻门、绿藻门、硅藻门、裸藻门、隐藻门、甲藻门和金藻门组成。其中绿藻门种类数最多 (54种),其次为蓝藻门 (18种)。系统中不同区域的浮游植物群落结构不同,净化区中段浮游植物的密度及生物量最高,净化区蓝藻门的密度及生物量较养殖区有所增加。池塘不同区域的蓝藻门相对密度均远高于绿藻门及硅藻门。从净化区前端至后端,蓝藻门的相对密度逐渐增加,绿藻及硅藻的相对密度逐渐下降。冗余分析结果显示,影响循环系统中浮游植物群落结构变化的主要环境因子是温度和氮磷营养盐。
  • 图  1  池塘循环流水养殖系统示意图

    Figure  1.  Diagram of in-pond raceway system

    图  2  池塘中浮游植物种类组成百分比

    Figure  2.  Composition of phytoplankton species in ponds

    图  3  浮游植物密度及生物量的空间变化

    Figure  3.  Spatial changes of phytoplankton density and biomass

    图  4  蓝藻、绿藻及硅藻的密度及生物量的空间变化

    Figure  4.  Spatial changes of density and biomass of Cyanophyta, Chlorophyta and Bacillariophyta

    图  5  池塘中浮游植物相对密度的空间变化

    Figure  5.  Spatial changes of relative density of phytoplankton

    图  6  池塘中浮游植物香农-威纳多样性指数与均匀度指数的空间变化

    Figure  6.  Spatial changes of Shannon-Wiener diversity index and Pielou evenness index of phytoplankton

    图  7  池塘中浮游植物与环境因子的冗余分析排序图

    蓝色箭头代表选用的浮游植物优势种;ga. 小环藻属;gb. 模糊直链藻;la. 四角十字藻;lb. 四足十字藻;lc. 直角十字藻;ld. 双尾栅藻;le. 四尾栅藻;ba. 中华平裂藻;bb. 银灰平裂藻;bc. 钝顶螺旋藻;bd. 铜绿微囊藻;be. 水华微囊藻;bf. 不定微囊藻;bg. 小形色球藻;bh. 点形粘球藻;bj. 微小平裂藻;红色箭头代表环境变量;TP. 总磷;Tem. 温度;TN. 总氮;NO3. 硝酸盐;SS. 悬浮物;EC. 电导率;pH. 酸碱度;NH4. 氨氮

    Figure  7.  RDA sequencing map of phytoplankton and environmental factors in pond

    The blue arrows represent selected phytoplankton dominant species; ga. Cyclotella sp.; gb. M. granulata; la. C. quadrata; lb. C. tetrapedia; lc. C. rectangularis; ld. S. bicaudatus; le. S. quadricauda; ba. M. sinica; bb. M. glauca; bc. S. platensis;bd. M. aeruginosa; be. M. flosaquae; bf. M. incerta; bg. C. minor; bh. G. punctata; bj. M. tenuissima; the red arrows represent environmental factors; TP. Total phosphorus; Tem. Temperature; TN. Total nitrogen; NO3. Nitrate; SS. Suspended substance; EC. Electrical conductivity; pH. Acid-base scale; NH4. Ammonia nitrogen

    表  1  水质指标的空间变化情况

    Table  1.   Spatial changes in water-quality index $ \overline {\mathit{\boldsymbol{X}}}{\bf \pm {SD}}$

    水质指标
    Water-quality index
    位点1
    Site 1
    位点2
    Site 2
    位点3
    Site 3
    悬浮物 Suspended matter/(mg·L−1) 68±19.5 53±12.0 77±14.3
    硝酸盐 Nitrate/(mg·L−1) 0.89±0.60 0.85±0.61 0.84±0.63
    氨氮 Ammonia nitrogen/(mg·L−1) 4.51±0.79 4.32±1.00 4.23±0.82
    总氮 Total nitrogen/(mg·L−1) 9.06±1.23 8.35±0.65 8.64±0.21
    总磷 Total phosphorus/(mg·L−1) 4.07±0.83 4.00±0.82 3.97±0.83
    电导率 Electrical conductivity/(μs·cm−1) 424±5.7 413±8.3 410±7.9
    pH 7±0.62 7.07±0.40 7.10±0.43
    温度 Temperature/℃ 26.3±4.4 26.6±4.0 26.4±4.0
    氮/磷 Ratio of nitrogen and phosphorus 2.3±0.2 2.2±0.4 2.3±0.5
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    表  2  浮游植物种类数的空间变化

    Table  2.   Spatial changes in number of phytoplankton species

    种类
    Phyta
    位点1
    Site 1
    位点2
    Site 2
    位点3
    Site 3
    蓝藻门 Cyanophyta 14 15 15
    绿藻门 Chlorophyta 37 36 31
    硅藻门 Bacillariophyta 14 10 9
    裸藻门 Euglenophyta 4 3 2
    隐藻门 Cryptophyta 2 3 2
    甲藻门 Pyrrophyta 0 0 1
    金藻门 Chrysophyta 0 0 1
    总计 Total 71 67 61
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    表  3  浮游植物密度及生物量的空间变化

    Table  3.   Spatial changes of phytoplankton density and biomass

    月份
    Month
    密度 Density/(×107个·L−1)生物量 Biomass/(mg·L−1)
    位点1
    Site 1
    位点2
    Site 2
    位点3
    Site 3
    位点1
    Site 1
    位点2
    Site 2
    位点3
    Site 3
    7月 July 82.47 117.25 123.75 197.48 245.04 154.63
    8月 August 69.59 130.48 90.05 139.62 150.92 147.66
    9月 September 43.53 75.67 67.87 113.77 288.47 141.20
    平均值 Mean 65.20 107.80 93.89 150.29 228.14 147.83
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    表  4  浮游植物主要类群密度的空间变化

    Table  4.   Spatial changes in density of major phytoplankton groups

    种类
    Species
    位点1
    Site 1
    位点2
    Site 2
    位点3
    Site 3
    种类
    Species
    位点1
    Site 1
    位点2
    Site 2
    位点3
    Site 3
    硅藻门 Bacillariophyta   爪哇栅藻 S. javaensis + ++ ++
     小环藻属 Cyclotella sp. +++ +++ +++   弯曲栅藻 S. arcuatus ++ +++ ++
      颗粒直链藻 Melosira granulata ++ ++ ++   四尾栅藻 S. quadricauda ++ ++ ++
      颗粒直链藻最窄变种 M. granulata var. angustissima + + ++   斜生栅藻 S. obliquus ++ ++ ++
      模糊直链藻 M. ambigua ++ +++ ++  栅藻属 Scenedesmus sp. ++ ++ ++
      变异直链藻 M. varians ++   月牙藻 Selenastrum bibraianum ++ ++ +
      意大利直链藻 M. italica +   狭形纤维藻 Ankistrodesmus angustus ++ ++ ++
      双头舟形藻 Navicula dicephala +   胶壁异球藻 Xenococcus kerneri ++
     舟形藻属 Navicula sp. ++ ++ +   湖生束球藻 Gomphosphaeria lacustris +
     曲壳藻属 Achnanthes sp. +   四角盘星藻 Pediastrum tetras ++ ++ +
      尖针杆藻 Synedra acusvar ++ ++ ++   双射盘星藻 P. biradiatum +
      尖布纹藻 Gyrosigma acuminatum +  鼓藻属 Cosmarium sp. + +
     菱形藻属 Nitzschia sp. + + +   十字顶棘藻 Chodatella wratislaviensis +
      螺旋颗粒直链藻
      Melosira granulata var. angustissima f.spiralis
    ++   不定腔球藻
      Coelosphaerium dubium
    ++
      钝脆杆藻 Fragilaria capucina + + +   四配绿梭藻 Chlorogonium tetragamum +
      肘状针杆藻 Synedra ulna +   镰形纤维藻 Ankistrodesmus falcatus + ++ +
      颗粒直链藻极狭变种M. granulata var. angustissima + ++   二角盘星藻 Pediastrum duplex ++ +
    蓝藻门 Cyanophyta   二角盘星藻纤细变种 Pediastrum duplex var. gracillimum ++ ++ ++
      中华平裂藻 Merismopedia sinica ++++ ++++ ++++   单棘四星藻 Tetrastrum hastiferum ++ ++
      银灰平裂藻 M. glauca ++ +++ +++   三角四角藻 Tetraedron trigonum + +
      钝顶螺旋藻 Spirulina platensis +++ ++ ++   微小四角藻 T. minimum +
      铜绿微囊藻 Microcystis aeruginosa +++ +++ +++   龙骨栅藻 Scenedesmus carinatus +
      水华微囊藻 M. flos-aquae +++ +++ ++   齿牙栅藻 S. denticulatus + +
      煤黑厚皮藻 Pleurocapsa fuliginosa + + +++   双尾栅藻 S. bicaudatus ++ +++ ++
      不定微囊藻 Microcystis incerta +++ ++++ ++++   卷曲纤维藻 Ankistrodesmus convolutus ++ ++ ++
      小形色球藻 Chroococcus minor ++ +++ +++   螺旋弓形藻 Schroederia spiralis + + +
      点形粘球藻 Gloeocapsa punctata +++ +++ +++   硬弓形藻 S. robusta +
      棕黄粘杆藻 Gloeothece fusco-lutea ++   钝齿角星鼓藻 Staurastrum crenulatum +
      胶壁异球藻 Xenococcus kerneri ++ ++   四角盘星藻四齿变种 Pediastrumtetras vat. tetraodon +
     色球藻属 Chroococcus sp. +++ +++ +++   四刺顶棘藻 Chodatella quadriseta + +
     粘球藻属 Gloeaca sp. ++ ++ ++  新月藻属 Closterium sp. + +
     螺旋藻属 Spirulina sp. ++  衣藻属 Chlamydomonas sp. +
      微小平裂藻 Merismopedia tenuissima +++ ++++ ++++   集星藻 Actinastrum hantzschii ++
      优美平裂藻 M. elegans ++ ++++   不定凹顶鼓藻 Euastrum dubium +
      固氮鱼腥藻 Anabaena azotica ++   湖生卵囊藻 Oocystis lacustis + +
      卷曲鱼腥藻 A. circinalis ++   四胞盘星藻 Pediastrum tetras ++
    绿藻门 Chlorophyta   单角盘星藻具孔变种 ++
      三叶四角藻 Retradron trilobulatum + + +   Pediastrum simplex var. duodenarium
      四角十字藻 Crucigenia quadrata ++ +++ ++   奇异角星鼓藻 Staurastrum paradoxum + +
      四足十字藻 C. tetrapedia +++ +++ +++   库氏新月藻 Closterium kuetzingii + +
      直角十字藻 C. rectangularis ++ +++ ++   纤细新月藻 Closterium gracile Breb. +
     十字藻属 Crucigenia sp. +   美丽胶网藻 Dictyosphaerium pulchellum ++
      韦氏藻 Westlla botryoides ++ ++   具尾四角藻 Tetraedron caudatum +
      裂孔栅藻 Scenedesmus perforatus ++ ++   针形纤维藻 Ankistrodesmus acicularis + +
      二形栅藻 S. dimorphus ++  转板藻属 Mougeotia sp. ++ ++
      尖细栅藻 S. acuminatus ++ ++ ++   拟菱形弓形藻 Schroederia nitzschioides +
    注:+. 浮游植物丰度为1×104~1×106个·L−1;++. 浮游植物丰度为1×106~1×107个·L−1;+++. 浮游植物丰度为1×07~1×108个·L−1;++++. 浮游植物丰度大于1×108个·L−1 Note: +. Phytoplankton abundance of 1×104−1×106 cell·L−1;++. Phytoplankton abundance of 1×106−1×107 cell·L−1;+++. Phytoplankton abundance of 1×107−1×108 cell·L−1;++++. Phytoplankton abundance greater than 1×108 cell·L−1
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    表  5  浮游植物的多样性指数及均匀度指数的空间变化

    Table  5.   Spatial variation of Shannon-Wiener diversity index and Pielou evenness index of phytoplankton

    月份
    Month
    香农-威纳多样性指数 (H')
    Shannon-Wiener diversity index
    均匀度指数 (J')
    Pielou evenness index
    位点1 Site 1位点2 Site 2位点3 Site 3位点1 Site 1位点2 Site 2位点3 Site 3
    7月 July 2.15 2.40 1.55 0.55 0.68 0.48
    8月 August 2.00 2.06 2.25 0.57 0.59 0.61
    9月 September 1.52 1.90 1.53 0.44 0.53 0.46
    平均值 Mean 1.89 2.12 1.78 0.52 0.60 0.52
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-01-05
  • 修回日期:  2021-01-29
  • 网络出版日期:  2021-03-06

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